有机定制合成网

上海凯康镁科技有限公司 电话:021-51009326 化合物定制询价
专注化合物定制合成服务

Angew. Chem. :萘基取代杂质诱导高效有机室温磷光

室温磷光 (RTP)材料因在信息存储、防伪和生物成像等领域的广泛应用前景而备受关注。最早科学报道的无机RTP材料是波隆那石(Bologna Stone),但随后研究发现其磷光是由少量杂质掺杂引起的。近年来,纯有机RTP材料得到了长足发展,但领域内始终存在着纯有机RTP材料的杂质争论。2021年,新加坡国立大学刘斌教授等发现,咔唑中微量同分异构体杂质的存在对其产生RTP有重大影响(Liu et.al., Nature Mater. 2021, 20, 175-180)。与咔唑一样,三苯胺也是有机光电材料的明星分子砌块。早在上世纪90年代,Burkhart教授等就首次报道了三苯胺(TPA)异常的双重磷光现象(J. Phys. Chem. 1991, 95, 7189),他们将其归因于形成了三线态激基缔合物(excimer)。2022年,中国科学技术大学张国庆教授等通过实验发现所谓的“三线态激基缔合物磷光”极有可能是由杂质引起的(Angew. Chem., Int. Ed. 2022, 61, e202206366),但遗憾的是,该杂质类型未被成功确定,使得该争议悬而未决。



1

最近,华中科技大学李忠安教授课题组通过结合高效液相-质谱联用(HPLC-HRMS)、核磁等方法对商用三苯胺进行仔细分析,首次鉴定出导致商用三苯胺产生RTP的杂质类型,即为N, N-二苯基-1-萘胺(TPA1)和为N, N-二苯基-2-萘胺(TPA2)两种异构体。由于它们的分子极性相似且含量极低(~0.8‰,摩尔比),因此在以往的研究中,这些萘基取代杂质很容易被忽略。

2

随后,他们合成了高纯度的TPA1和TPA2,并通过主动掺杂的方法构建了主客体RTP体系。研究发现,即使在极低的杂质含量(TPA:TPA1= 1000000:1,质量比)时,该体系仍能有效地产生RTP。此外,当主客体掺杂比例为1000:1(质量比)时,在紫外灯照射下能实现白光发射(CIE: 0.30, 0.34);而当关闭紫外灯后,可观察到长达约5 s的RTP余辉(磷光寿命:290 ms)。进一步地,粉末吸收光谱、电子顺磁共振以及瞬态吸收光谱等测试结果表明,高效RTP的产生机理为三重态-三重态能量转移(TTET),与理论计算结果一致。

3

令人鼓舞的是,该主客体掺杂策略还同样适用于三苯基膦和二苯甲酮等主体体系,即只需掺杂极少量相应的萘基取代类似物,即可激活强烈的RTP发射。与三苯胺体系相比,三苯基膦体系(TPP/TPP1)具有更高的磷光量子产率(25.54%)。TD-DFT结果显示三苯基膦体系中存在更多的系间窜越通道。同时,单晶结果表明三苯基膦体系中存在更多的分子间C-H…π相互作用,能够更有效的抑制非辐射跃迁。


综上所述,本研究工作首次阐明了商业来源的三苯胺产生黄绿色RTP的原因,并为开发高性能和多样化的纯有机RTP材料提供了一个行之有效的设计策略,在高安全等级数据加密和防伪等领域具有潜在的应用价值。

文信息

Naphthyl Substituted Impurities Induce Efficient Room Temperature Phosphorescence

Weiguo Qiao, Ming Yao, Jingwen Xu, Haiyan Peng, Jianlong Xia, Xiaolin Xie, Zhong'an Li

本文的第一作者是华中科技大学化学与化工学院博士后乔伟国,通讯作者是李忠安教授。该工作得到华中科技大学解孝林教授、彭海炎教授和博士生姚铭以及武汉理工大学夏建龙教授和硕士生徐静文的大力支持。该研究得到国家自然科学基金项目和湖北省杰出青年基金项目的支持。


Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202315911

有机定制合成网 » Angew. Chem. :萘基取代杂质诱导高效有机室温磷光

咨询化合物定制合成与纳米材料 提供技术支持和售后服务

咨询定制合成 购买化合物产品
在线营销
live chat
no cache
Processed in 0.708927 Second.